火箭发动机

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火箭发动机
申请号	CN201610374172.4	申请日	2016-05-31	公开(公告)号	CN105822459B	公开(公告)日	2017-10-31
申请人	河南海力特装备工程有限公司;			发明人	许智远; 胡泽雄; 许起东;
摘要	本发明涉及火箭发动机，可有效解决液体推进剂火箭发动机工作效率低的问题，技术方案是，壳体的尾部设置有燃烧室，燃烧室的喷火口上设置有喷管，壳体内分别设置有燃烧剂贮箱、氧化剂贮箱、燃烧剂输送泵组总成和氧化剂输送泵组总成，燃烧剂贮箱的出口经第一燃烧剂输送管道与燃烧剂输送泵组总成的进口相连，燃烧剂输送泵组总成的出口上装有第二燃烧剂输送管道，氧化剂贮箱的出口经第一氧化剂输送管道与氧化剂输送泵组总成的进口相连，氧化剂输送泵组总成的出口上装有第二氧化剂输送管道，本发明泵组输送效率高，损耗低，燃烧剂和氧化剂混合充分，燃烧效率高，降低燃料损耗，使用方便，效果好。
权利要求	1.一种火箭发动机，包括壳体（1），壳体（1）的尾部设置有燃烧室（11），燃烧室（11）的喷火口上设置有喷管（12），其特征在于，壳体（1）内分别设置有燃烧剂贮箱（3）、氧化剂贮箱（5）、燃烧剂输送泵组总成（7）和氧化剂输送泵组总成（8），燃烧剂贮箱（3）的出口经第一燃烧剂输送管道（4a）与燃烧剂输送泵组总成（7）的进口相连，燃烧剂输送泵组总成（7）的出口上装有第二燃烧剂输送管道（4b），第二燃烧剂输送管道（4b）的出口端伸入燃烧室（11），伸入的端部上装有第一高压细水雾喷头（9），氧化剂贮箱（5）的出口经第一氧化剂输送管道（6a）与氧化剂输送泵组总成（8）的进口相连，氧化剂输送泵组总成（8）的出口上装有第二氧化剂输送管道（6b），第二氧化剂输送管道（6b）的出口端伸入燃烧室（11），伸入的端部上装有第二高压细水雾喷头（10），构成燃烧剂和氧化剂的高压细水雾喷射结构；装在燃烧剂贮箱内的燃烧剂经燃烧剂输送泵组总成输送至第二燃烧剂输送管道，并经第一高压细水雾喷头雾化后喷出，装在氧化剂贮箱内的氧化剂经氧化剂输送泵组总成输送至第二氧化剂输送管道，并经第二高压细水雾喷头雾化后喷出，雾化后的燃烧剂和氧化剂在燃烧室内充分混合，点火后燃烧产生的气体被喷管导出产生推进力。 2.根据权利要求1所述的火箭发动机，其特征在于，所述的燃烧剂输送泵组总成（7）包括第一锂电池（13）和串联的第一离心泵（14）、第一高压柱塞泵（15），第一锂电池（13）的电源输出端分别与第一离心泵（14）、第一高压柱塞泵（15）的电源输入端相连，第一离心泵（14）的进口经第一燃烧剂输送管道（4a）与燃烧剂贮箱（3）的出口相连，第一高压柱塞泵（15）的出口上装有第二燃烧剂输送管道（4b）。 3.根据权利要求1所述的火箭发动机，其特征在于，所述的氧化剂输送泵组总成（8）包括第二锂电池（16）和串联的第二离心泵（17）、第二高压柱塞泵（18），第二锂电池（16）的电源输出端分别与第二离心泵（17）、第二高压柱塞泵（18）的电源输入端相连，第二离心泵（17）的进口经第一氧化剂输送管道（6a）与氧化剂贮箱（5）的出口相连，第二高压柱塞泵（18）的出口上装有第二氧化剂输送管道（6b）。 4.根据权利要求1所述的火箭发动机，其特征在于，所述的燃烧室（11）内设置有点火器。 5.根据权利要求1所述的火箭发动机，其特征在于，所述的壳体（1）内设置有控制器（2），控制器分别与燃烧剂输送泵组总成（7）和氧化剂输送泵组总成（8）相连。
说明书全文	火箭发动机技术领域 [0001] 本发明涉及发动机，特别是一种液体推进剂火箭发动机。背景技术 [0002] 目前，大多数液体推进剂火箭发动机的推进剂系统，普遍采用传统的涡轮泵输送推进剂至燃烧室中燃烧，产生的尾气，从喷管喷出产生推进力。这种涡轮泵推进剂系统存在以下问题： [0003] 1、涡轮泵结构复杂、工作条件苛刻，提高发动机工作效率难度大。 [0004] 2、这种结构喷射动力不足，为了要满足发动机足够的推力，需携带大量的推进剂进行喷射燃烧，从而使发动机的体积及重量增加，承载载荷增大，影响其工作效率。 [0005] 3、这种结构，输送到燃烧室的推进剂量大，燃料消耗量大、热排放量大，造成燃料成本增加、能源浪费且污染环境。 [0006] 4、这类发动机的液体燃料需要经过汽化后方可进入燃烧室燃烧，从而导致了发动机管路结构复杂、生产工艺复杂，增加了发动机的生产及使用成本。 [0007] 因此，针对以上不足，迫切需要开发一种液体推进剂火箭发动机。发明内容 [0008] 针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种火箭发动机，可有效解决液体推进剂火箭发动机结构复杂、需先汽化才能进入燃烧室，工作效率低的问题。 [0009] 本发明解决的技术方案是，一种火箭发动机，包括壳体，壳体的尾部设置有燃烧室，燃烧室的喷火口上设置有喷管，壳体内分别设置有燃烧剂贮箱、氧化剂贮箱、燃烧剂输送泵组总成和氧化剂输送泵组总成，燃烧剂贮箱的出口经第一燃烧剂输送管道与燃烧剂输送泵组总成的进口相连，燃烧剂输送泵组总成的出口上装有第二燃烧剂输送管道，第二燃烧剂输送管道的出口端伸入燃烧室，伸入的端部上装有第一高压细水雾喷头，氧化剂贮箱的出口经第一氧化剂输送管道与氧化剂输送泵组总成的进口相连，氧化剂输送泵组总成的出口上装有第二氧化剂输送管道，第二氧化剂输送管道的出口端伸入燃烧室，伸入的端部上装有第二高压细水雾喷头，构成燃烧剂和氧化剂的高压细水雾喷射结构，装在燃烧剂贮箱内的燃烧剂经燃烧剂输送泵组总成输送至第二燃烧剂输送管道，并经第一高压细水雾喷头雾化后喷出，装在氧化剂贮箱内的氧化剂经氧化剂输送泵组总成输送至第二氧化剂输送管道，并经第二高压细水雾喷头雾化后喷出，雾化后的燃烧剂和氧化剂在燃烧室内充分混合，点火后燃烧产生的气体被喷管导出产生推进力。 [0010] 所述的燃烧剂输送泵组总成包括第一锂电池和串联的第一离心泵、第一高压柱塞泵，第一锂电池的电源输出端分别于第一离心泵、第一高压柱塞泵的电源输入端相连，第一离心泵的进口经第一燃烧剂输送管道与燃烧剂贮箱的出口相连，第一高压柱塞泵的出口上装有第二燃烧剂输送管道； [0011] 所述的氧化剂输送泵组总成包括第二锂电池和串联的第二离心泵、第二高压柱塞泵，第二锂电池的电源输出端分别与第二离心泵、第二高压柱塞泵的电源输入端相连，第二离心泵的进口经第一氧化剂输送管道与氧化剂贮箱的出口相连，第二高压柱塞泵的出口上装有第二氧化剂输送管道。 [0012] 本发明结构新颖独特，简单合理，易生产，泵组输送效率高，损耗低，燃烧剂和氧化剂混合充分，燃烧效率高，降低燃料损耗，使用方便，效果好，是液体推进剂火箭发动机上的创新。附图说明 [0013] 图1为本发明的剖面结构示意图。 [0014] 图2为本发明燃烧剂输送泵组的结构示意图。 [0015] 图3为本发明氧化剂输送泵组的结构示意图。具体实施方式 [0016] 以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。 [0017] 由图1-3给出，本发明包括壳体1，壳体1的尾部设置有燃烧室11，燃烧室11的喷火口上设置有喷管12，壳体1内分别设置有燃烧剂贮箱3、氧化剂贮箱5、燃烧剂输送泵组总成7和氧化剂输送泵组总成8，燃烧剂贮箱3的出口经第一燃烧剂输送管道4a与燃烧剂输送泵组总成7的进口相连，燃烧剂输送泵组总成7的出口上装有第二燃烧剂输送管道4b，第二燃烧剂输送管道4b的出口端伸入燃烧室11，伸入的端部上装有第一高压细水雾喷头9，氧化剂贮箱5的出口经第一氧化剂输送管道6a与氧化剂输送泵组总成8的进口相连，氧化剂输送泵组总成8的出口上装有第二氧化剂输送管道6b，第二氧化剂输送管道6b的出口端伸入燃烧室11，伸入的端部上装有第二高压细水雾喷头10，构成燃烧剂和氧化剂的高压细水雾喷射结构，装在燃烧剂贮箱内的燃烧剂经燃烧剂输送泵组总成输送至第二燃烧剂输送管道，并经第一高压细水雾喷头雾化后喷出，装在氧化剂贮箱内的氧化剂经氧化剂输送泵组总成输送至第二氧化剂输送管道，并经第二高压细水雾喷头雾化后喷出，雾化后的燃烧剂和氧化剂在燃烧室内充分混合，点火后燃烧产生的气体被喷管导出产生推进力。 [0018] 所述的燃烧剂输送泵组总成7包括第一锂电池13和串联的第一离心泵14、第一高压柱塞泵15，第一锂电池13的电源输出端分别与第一离心泵14、第一高压柱塞泵15的电源输入端相连，第一离心泵14的进口经第一燃烧剂输送管道4a与燃烧剂贮箱3的出口相连，第一高压柱塞泵15的出口上装有第二燃烧剂输送管道4b； [0019] 所述的氧化剂输送泵组总成8包括第二锂电池16和串联的第二离心泵17、第二高压柱塞泵18，第二锂电池16的电源输出端分别与第二离心泵17、第二高压柱塞泵18的电源输入端相连，第二离心泵17的进口经第一氧化剂输送管道6a与氧化剂贮箱5的出口相连，第二高压柱塞泵18的出口上装有第二氧化剂输送管道6b； [0020] 所述的燃烧室11内设置有点火器（图中未给出）； [0021] 所述的壳体1内设置有控制器2，控制器分别与燃烧剂输送泵组总成7和氧化剂输送泵组总成8相连，对其整体工作进行全面控制，需要说明的是，控制器为市售产品（现有技术），如PLC控制器、型号为8051的单片机控制器，即对两个泵组的工作状态进行调节，该技术为本领域技术人员所惯用的技术手段。 [0022] 所述的第一离心泵14、第一高压柱塞泵15、第二离心泵17和第二高压柱塞泵18均采用耐腐蚀材料制成，具有耐腐蚀性，有效避免推进剂造成的侵蚀，保证其性能及工作可靠性，延长使用寿命。 [0023] 所述的燃烧剂和氧化剂均为液体的市售推进剂； [0024] 所述的第一高压细水雾喷头9和第二高压细水雾喷头10为申请人在先申请的专利号为“200610017940.7”的超细水雾喷头。 [0025] 本发明使用时，装在燃烧剂贮箱内的燃烧剂经燃烧剂输送泵组总成输送至第二燃烧剂输送管道，并经第一高压细水雾喷头雾化后喷出，装在氧化剂贮箱内的氧化剂经氧化剂输送泵组总成输送至第二氧化剂输送管道，并经第二高压细水雾喷头雾化后喷出，雾化后的燃烧剂和氧化剂在燃烧室内充分混合，点火后燃烧产生的气体被喷管导出产生推进力，与现有技术相比，本发明具有以下优点： [0026] 1、采用全新的离心泵加高压柱塞泵的结构输送液体推进剂，其优越性在于，离心泵用于为柱塞泵提供有压力的燃烧剂、氧化剂，起到预增压的作用，降低输送的液体推进剂的流量损失，保证柱塞泵的吸力，有效提高柱塞泵的效率30%-40%，技术性先进、独特，具有创新性； [0027] 2、由于采用高压细水雾喷头直接喷出超细雾状的燃烧剂、氧化剂，雾粒直径为1～100μm，二者在燃烧室呈一种介于液体和气体之间的状态混合后燃烧，燃烧效率提高95%- 99%，在保证发动机推力的情况下，大幅度降低了推进剂的使用量及携带量，相应降低了发动机的承载载荷，从而提高了发动机的工作效率，同时也降低了燃料的成本； [0028] 3、稳定性高，控制精确； [0029] 4、结构简单、且便于生产及维护，大大降低了发动机的成本。 [0030] 综上所述，本发明在传统火箭发动机的基础上，对火箭发动机的推进剂系统进行了改进，技术性先进、独特，结构简单、合理，提高了发动机的工作效率和经济性，是对现有火箭发动机的技术创新，在航天领域必将具有广泛的应用前景，社会和经济效益显著。